高效節水灌溉技術在現代農田水利工程中的應用概述

徐棟

（武威市涼州區西營河水利管理處，甘肅武威 733000）

0 引言

水是人類賴以生存的重要資源，而我國當前農業、工業以及制造業等各個產業的發展都離不開這一重要資源。尤其是農業作為我國的支柱性產業，對于水資源更是有著極大的需求。而在當前中國人口數量、耕地面積和水資源分布狀況與社會經濟發展嚴重不相符的問題日漸突出的背景下，水資源短缺也成為了限制農業產業良好發展的一大桎梏，可見，我國的水資源保護形勢十分嚴峻。為了解決用水問題與農業產業之間存在的突出矛盾，高效節水灌溉技術一經推出便廣受矚目。目前在我國現代農田水利工程中應用到的高效節水灌溉技術包括渠道防滲、微灌技術、低壓管灌等等，這些技術的應用既保證了水資源的有效利用、又提高了農業生產效率，節水效果也以肉眼可見的速度提高，證實了農業節水灌溉技術應用的實際意義[1]。

1 高效節水灌溉技術在現代農田水利工程中應用的必要性

現代農業之所以有良好的發展勢頭，其重要性標志之一就是應用了高效節水灌溉技術，并對該技術的依賴性不斷提升，更多新型的高效節水灌溉技術用于農田水利工程，為現代農業的發展提供了切實保障。

對現代農田水利工程中應用高效節水灌溉技術的必要性進行分析，主要表現在以下幾個方面：

第一，雖然我國幅員遼闊，但卻不免存在著水資源缺乏的嚴重問題，而且就從水資源的分布上來看也表現出顯著不均性，相對于南方而言，北方、特別是西北內陸地區的年平均降水量比較少，而該地的農業發展還強烈仰仗著水資源。就從這一方面來說，大力在現代農田水利工程中推廣并應用高效節水灌溉技術，基于水資源利用效率的提高，可以在很大程度上改善水資源不足的現狀，為現代農業的未來發展奠定基礎。

第二，不同類型的農作物在其生長發育過程中，處于各個時期下對于水分的要求也都不盡相同。而以往一貫采用的大水漫灌的灌溉技術并沒有考慮到這一點，無論處于很么階段只是大水漫灌的灌溉無疑造成了水資源的大量浪費，既無法實現節水、又有礙于精細化農業管理的實現[2]。而高效節水灌溉技術則是針對農作物在不同生長周期對于水分需求的準確計算，結合其實際水分需求加以供應，通過合理調節水分的供給，既能實現對水資源的合理、科學分配、利用，又能滿足農作物的生長發育需求，不至于澇死或旱死。

第三，完成農田流轉、全部歸大戶種植之后，在很大程度上解決了土地、勞動力、成本、技術等各生產要素的優化配置與組合，通過統一、規范的管理，積極促進高效節水灌溉技術與智能管控模式的組合應用，借助于信息化技術實現精準灌溉，又進一步深化了節水價值。

2 現代農田水利工程中幾種常用的高效節水灌溉技術

2.1 渠道防滲技術

該技術是通過以下幾個方面來實現高效節水灌溉的：第一點便是減少/防止滲漏，通過減少水量的流失，提高對渠道輸水的利用率；第二點則是通過改善渠道的粗糙程度，保證水流流經于此的較高速率，提高輸水能力，減小給渠道造成的沖刷；第三點就是有益于對地下水位的調控，通過避免鹽堿化來保證用水質量；第四點在于改善并進一步提高渠道的抗沖擊能力，從而減少坍塌等問題的發生，減少維護投入[3]。

渠道水源占我國農業灌溉總用水量的80%左右，而對于傳統的土渠來說，因為輸水過程中滲漏問題的發生而造成的失水量就占其中的50%～60%。相應地，使用渠道防滲技術，有利于提高渠道用水安全系數，節省大量不必要的水資源浪費。

目前，渠道防滲技術已經成為很多現代農田水利工程中采用的主要輸水手段了，在應用該技術時，可以備選的原材料有很多種，具體還是要結合應用當地的情況來定，一般在防滲處理上所選用的材料有漿砌石、塑料薄膜和混凝土等等，這些設備材料均有較長的使用壽命、應用效能也比較穩定，可以起到很好的節水效果。

2.2 低壓管道輸水技術

該技術具體是指使用地埋管道代替了原來的明渠，使用管道分水口直接對溝、畦田進行灌溉，該技術為地面灌溉的模式，多見用于我國的北方地區，尤其是多見應用在井灌區，也被叫做“小白龍”灌溉[4]。

相比較于前文中提到的渠道防滲技術，低壓管道輸水技術在應用上體現出有以下優勢：

第一是其應用的本質，也就是節水，可以避免在長期輸送過程中水的蒸發量和滲漏量，提高對水的利用效率。第二是輸水速度快，比較成功地縮短了輪灌周期。第三是節約了用電量，這是隨著對水的利用效率而體現出來的優勢，抽水量的減少也相應減少了用電量。第四是節省了占地面積，將輸水管道埋到地下而不是在地面，有利于減少對耕地面積的占地，使耕地面積得到保證。第五是該技術屬于一次性投資，且投入成本不高，設備操作起來簡單、易掌握。

在美國，該技術早已被認為是節水最有效、成本投入最少的灌溉水技術，且大部分的大型灌區都在采取管道化灌溉技術。而近年來，我國北方地區也基本上實現了低壓管道灌溉技術的應用，通過實踐經驗來看，該技術以低壓送水的方式將水資源輸送到農田，避免了微灌、噴灌設備易堵塞的問題。將管道替代渠道來使用，相較而言更為安全、可靠，綜而體現出其占地面積小、操作容易、輸水速度快等應用優點。

2.3 噴灌技術

該技術在實際應用上，指的是主要使用動力設備如動力機、水泵等，把水通過加壓的形式，或者是利用水自身的自然落差形式，借此產生的壓力，將其經由壓力管道完成向田間的輸送，再以噴頭的方式把水噴射到空中，這樣一來水資源便會形成像霧一樣的細小水滴狀，在農田間進行均勻噴施，完成對農田的灌溉。這種灌溉方式被認為是節水、增產的有效方式，同時也是現代農田水利工程中應用最廣泛的一種關鍵技術。

與傳統的灌溉方式比較，噴灌技術在現代農田水利工程中的應用凸顯出有如下特點：

第一，噴灌技術有甚好的節水效果，一般可節約用水量在30%～50%左右[5]。

第二，噴灌技術的應用并無受限之處，無論是何種的地形還是何類的作物種植區域都能采用，且其占地面積小，有利于在有限的范圍內提高土地更高的利用率，助于農業增產。

第三，在恰當的時間進行適量的灌溉，可以防止因為大量甚至是過量的灌溉而導致土壤發生次生鹽堿化的問題。

第四，灌水具有較高的均勻性，較少幾率會造成土壤板結問題、水土流失問題，有利于從整體上改善田間小氣候與農業大環境。

第五，減少了勞動力的多余投入，從田間渠系建設、維護以及土地平整工作上減少了勞動力的投入。

第六，參與了農業機械化發展進程，進一步推動了農業的產業化與現代化。

噴灌技術在現代農田水利工程中的應用對于農作物種植的地形要求并不高，決定了其有較強的地形適應力。但是除了以上優勢之外，噴灌技術也有一定的缺點，具體表現在：容易受到有風天氣的影響，受到風力影響后會使噴灌的均勻性大打折扣，水資源發生飄散，使水資源流失和蒸發，降低水資源的利用效率[6]；需要一次性較大的投資，噴灌設備不僅投資比較大，而且設備不易于移動；技術含量比較高以及管理難度比較大等等。所以在具體的應用上還應堅持因地制宜的原則。

2.4 微灌技術

該技術結合種植農作物的實際需求，借助管道系統和安裝在末級管道上的灌水器，把水與農作物在生長發育過程中所需求的養分以一種較小、勻速的流量，精準的直接輸出到所栽培農作物根部附近的土壤里，該技術作為一種局部性的灌溉技術，又被進一步劃分成三種：微噴灌、滴灌與滲灌，其中以滴灌技術應用的最為廣泛。

微灌技術的技術特點有：①節約水資源，體現在是按照不同種類的農作物實際需水量進行恰當、適量的灌水，并針對的是作物根部區域土壤，這樣精準的針對性能夠在很大程度上減小灌溉用水的損失率，節約灌溉用水量。②實現均勻的灌水，有效控制了灌水器的出水量，提高灌水的均勻度，最高可使均勻度超過85%。③節省了人工投入，微灌技術是針對農作物根部實現灌水作業，這也就使得大部分地表還是維持干燥的狀態，杜絕了雜草的生長，因為作物四周雜草的減少，可以減少除草勞動力的投入，同時，農作物所需肥料與藥劑均可以通過系統與灌溉水一起施用于農作物根系附近，又能節約肥料施用與藥物施用時的人工投入；最重要的是，微灌系統可以實現自動化控制，減少了人工操作的人力資源成本投入。④有很強的地形適應性，可以滿足任何地形條件展開灌溉工作。

除了以上技術特點，微灌技術的缺點體現在：微灌系統需要較高的成本投入，而且灌水器容易因為礦物質、有機物質的積累發生堵塞[7]。

2.5 膜下滴灌技術

該技術作為一種新型的農業灌溉水技術，集合了多方工藝，如水利、農機和農藝，具體來說該技術是由農業機械牽引的，可以完成包括鋪管、鋪膜、播種在內的一次性復合作業，把毛管也就是滴灌帶鋪到地膜的下面用于農業水資源灌溉。作為一種新型的農業高效節水灌溉技術，其中既包括對覆膜栽培技術的應用、也包括了滴灌技術的應用，其技術特點有以下幾點：①首當其沖的自然是節約水資源，該技術僅是對農作物根系發育區加以濕潤，再加上覆膜栽培技術的應用，更進一步減少了農作物棵間的水量蒸發，且可以實現對降雨水資源的充分利用，由此實現高效節水。②其次便是使肥料施用效率得到提升，通過滴灌可以把能溶性的肥料以水為途徑滴到農作物根系部位，使肥料直接針對農作物的根部發揮作用，提高肥料的利用效率。③有著顯著的增產效果，可適時、適量地向農作物根系區域進行水、肥的供應，并且可有效調節農作物棵間的溫度、濕度，對農作物的適宜生長提供有效環境條件，并將此效果直接體現到最后的收獲上，獲得確切的增產效果。④節省了人力資源的投入。但有優點就有缺點，該技術的缺點是：農膜回收率較低、農膜殘留造成的土壤污染及環境污染等問題[8]。

3 高效節水灌溉技術在現代農田水利工程中應用的發展

想要實現高效節水灌溉技術的充分利用、充分挖掘其應用價值，提出以下幾個發展對策：

第一，節水灌溉技術的應用不能一概而論，應堅持因地制宜的應用與發展原則。即根據地域、地區、農作物實際種植情況等方面的不同，應用、發展與其情況相適合的灌溉技術，保證技術應用效能的最大化。例如，干旱與山丘地區適宜應用微灌技術、滴灌技術；而河灌區適宜應用渠道防滲技術等。

第二，進一步完善節水技術體系，具體而言是結合當地氣象條件、農作物的需水規律，進一步完善節水灌溉制度，并促進其落地執行，實現高效節水灌溉技術在農作物關鍵期的有效利用，充分節水、發揮水資源的價值。政府通過制定切實可行的節水技術體系，針對不同層次、不同規模建立農業節水灌溉模式，讓農民自愿選擇適合自身情況的灌溉模式，實現高效節水灌溉技術的推廣。

4 結語

基于水資源短缺這一直接又嚴峻的現狀，在我國現代農田水利工程中積極采用高效節水灌溉技術勢在必行，上文列舉的幾種灌溉技術已經被推廣并應用到農田灌溉中去，亦被證實有提高水資源利用效率、提高農作物產量等應用優點，符合現代農業的發展要求。